JP5382345B2 - 中空回転軸用ダイナミックダンパ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車のプロペラシャフト等、中空回転軸の内周空間に取り付けられて、この中空回転軸に発生する振動や騒音を抑制するダイナミックダンパに関する。

自動車のエンジンからトランスミッションを介して出力される駆動力を後輪に伝達する中空回転軸であるプロペラシャフトの内周空間に取り付けられて、このプロペラシャフトに発生する振動や騒音を抑制するダイナミックダンパの典型的な従来技術が、下記の特許文献１に開示されている。

特開２００７−１７７８３０号公報

図９は、特許文献１に記載されたものと同種の従来のダイナミックダンパをプロペラシャフトの一部と共に軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面斜視図である。すなわち、このダイナミックダンパ５０は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で略円筒状に成形されプロペラシャフト６０の内周面に圧入される弾性体５１と、前記弾性体５１に同心的に加硫接着された金属製の質量体５２とからなり、所定の振動周波数域において、弾性体５１及び質量体５２で構成される副振動系が、入力振動と逆位相で共振する動的吸振作用によって、プロペラシャフト６０の振動及び騒音を低減するものである。

しかしながら、従来のダイナミックダンパ５０は、弾性体５１を質量体５２に一体的に加硫成形する際に、金型に形成された凸部（不図示）によって質量体５２を軸方向両側から挟持して拘束するため、その挟持スペースを確保する必要から、弾性体５１の外径すなわちダイナミックダンパ５０の外径を小さくすることが困難であり、したがって小径のプロペラシャフトに対応することが困難であった。

また、プロペラシャフト６０の内周に装着してからこのプロペラシャフト６０の洗浄を行い、立てて保管すると、プロペラシャフト６０の内部に入り込んだ洗浄液が排出されずに残留してしまう。また、プロペラシャフト６０への装着を容易にするため、弾性体５１の外周面に複数の切欠５１ａを形成したものがあり、この切欠５１ａはプロペラシャフト６０の内部に入り込んだ洗浄液の排出にも寄与するが、弾性体５１に軸直角方向のばね性を確保する必要と共に、成形の際に金型の一部によって質量体５２を拘束する必要から、弾性体５１は質量体５２の軸方向両側に内周穴５１ｂを有する形状となっているので、この内周穴５１ｂに入り込んだ洗浄液は切欠５１ａでは排出できなかった。

質量体５２の軸心部に水抜き穴を開設することも考えられるが、この場合は加工工程が増えるばかりでなく、弾性体５１の成形の際に金型の一部による質量体５２の拘束部分から前記水抜き穴へ成形用ゴム材料が漏入してこの水抜き穴を塞いでしまい、生産性が低下するおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、自動車のプロペラシャフト等、中空回転軸の内周空間に取り付けられるダイナミックダンパにおいて、容易に小径化を可能にすると共に、中空回転軸の洗浄に用いた液がダイナミックダンパによって中空回転軸内に残留するのを防止することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパは、振動低減対象の中空回転軸の内周に遊挿される質量体と、内径部がこの質量体の外周に嵌着されると共に外径部が前記中空回転軸の内周面に圧接されるゴム状弾性材料からなる弾性体とを備え、前記質量体と弾性体の互いの嵌合面のうち一方に、両端が前記弾性体の軸方向両側空間に開放された溝が形成されたことを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパは、請求項１に記載の構成において、質量体が軸状であり、弾性体が、前記質量体の軸方向中間部の外周面に嵌着される内径筒部と、前記質量体の軸方向両端部側の外周に位置して中空回転軸の内周面に圧接される一対の外径筒部と、前記内径筒部と各外径筒部との間を円錐筒状に延びる可撓部からなることを特徴とするものである。

また、請求項３の発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパは、請求項１に記載の構成において、質量体が、その外周面に形成された嵌合溝と、弾性体の内径部の内周面に形成された嵌合突条の互いの嵌合によって、前記弾性体に対して軸方向に係止されることを特徴とするものである。

請求項１の発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパによれば、弾性体が質量体に一体成形されるものではないため、成形の際に金型内に質量体を拘束するスペースが不要となる分、弾性体の小径化が可能となり、しかも弾性体と質量体は非接着であるため低コストで製作可能であると共に、廃却後の分別回収が可能である。また、同じ仕様の弾性体でも、異なる長さの質量体を選択することで当該ダイナミックダンパの固有振動数（共振周波数）を任意に変更することができる。中空回転軸の内周に装着してからこの中空回転軸の洗浄を行い、立てて保管した場合でも、洗浄の際に中空回転軸の内部に入り込んだ洗浄液は、質量体と弾性体の互いの嵌合面のうち一方に形成された溝を通じて排出されるので、洗浄液の残留を防止することができる。

請求項２の発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパによれば、請求項１による効果に加え、質量体の振動変位量が一定値に達した時点で、その軸方向両端部側が弾性体における外径筒部の内周面と接触してそれ以上の振幅の増大が阻止されるので、質量体が中空回転軸の内周面に直接接触することによる騒音の発生が防止される。

請求項３の発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパによれば、請求項１による効果に加え、質量体が弾性体にしっかり嵌着されるので、振動に伴う質量体の位置ずれや脱落を有効に防止することができる。

本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第一の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図である。 第一の形態における弾性体と質量体の分離状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。 本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第二の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図である。 本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第三の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図である。 本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第四の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図である。 図５における軸心方向から見た図である。 図６におけるＡ−Ｏ−Ａ’断面図である。 第四の形態における弾性体と質量体の分離状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。 従来技術による中空回転軸用ダイナミックダンパをプロペラシャフトの一部と共に軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面斜視図である。

以下、本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図、図２は、第一の形態における弾性体と質量体の分離状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。

まず図１において、参照符号１はダイナミックダンパ、２は自動車のプロペラシャフトである。プロペラシャフト２は、請求項１に記載された中空回転軸に相当するものであって、すなわち中空円筒状であり、ダイナミックダンパ１はプロペラシャフト２の内周空間に取り付けられている。

ダイナミックダンパ１は、プロペラシャフト２の内周に遊挿される質量体１１と、内径部がこの質量体１１の外周に嵌着されると共に外径部がプロペラシャフト２の内周面に圧接されるゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性体１２とを備える。

質量体１１は、例えば金属棒を切断することによって製作されたものであって、短い円柱状の軸状のものである。

弾性体１２は、質量体１１の軸方向中間部の外周面に嵌着される内径筒部１２１と、前記質量体１１の軸方向両端部１１ａ，１１ｂ側の外周に位置してプロペラシャフト２の内周面に圧接される一対の外径筒部１２２，１２３と、前記内径筒部１２１と各外径筒部１２２，１２３との間を軸方向に対して互いに対称な円錐筒状に延びる可撓部１２４，１２５からなる。この弾性体１２は、振動の入力によるプロペラシャフト２と質量体１１の主に軸直角方向の相対変位に伴って、可撓部１２４，１２５が繰り返し変形を受けるもので、可撓部１２４，１２５が円錐筒状に延びるため、軸直角方向及び軸方向の双方に対して剪断変形成分を有し、柔軟に変形可能である。

質量体１１の外径は、弾性体１２の外径筒部１２２，１２３の内径より小径である。一方、弾性体１２の外径筒部１２２，１２３は、プロペラシャフト２の内周面に対して、入力振動等によって容易に位置ずれしない程度の締め代をもっており、弾性体１２の内径筒部１２１も、質量体１１の外周面に対して、入力振動等によって質量体１１が容易に位置ずれしない程度の締め代をもっている。また、質量体１１の軸方向両端部１１ａ，１１ｂの外周縁は、弾性体１２の内径筒部１２１への挿入性を考慮して、適当な面取りが施されている。

質量体１１の質量と、弾性体１２のバネ定数によって決まるダイナミックダンパ１の固有振動数は、プロペラシャフト２に生じる振動の振幅が最も増大する周波数帯域に同調されている。

図２にも示されるように、弾性体１２における質量体１１の外周面との嵌合面、すなわち内径筒部１２１の内周面１２１ａには、その円周方向複数個所に、両端が弾性体１２の軸方向両側空間に開放され、詳しくは弾性体１２の可撓部１２４，１２５と質量体１１の外周面との間の環状空間Ｓ１，Ｓ２に開放された溝１２１ｂが形成されている。この溝１２１ｂは、質量体１１の外周面に対する弾性体１２の内径筒部１２１の締め代によって完全につぶれない程度の深さとなっている。

また、プロペラシャフト２の内周面と圧接される弾性体１２の外径筒部１２２，１２３の外周面には、その円周方向複数個所に、軸方向へ貫通した切欠１２２ａ，１２３ａが形成されている。

以上のように構成されたダイナミックダンパ１は、図２に示されるように、質量体１１を弾性体１２における内径筒部１２１の内周に圧入嵌着し、図１に示されるプロペラシャフト２の内周における所定の位置に圧入することによって装着される。

ここで、弾性体１２における内径筒部１２１の内周面１２１ａと、これに嵌着された質量体１１の外周面との間には、前記内周面１２１ａに形成された溝１２１ｂによって弾性体１２の軸方向両側の環状空間Ｓ１，Ｓ２間を連通する水抜き穴が存在する。したがって、ダイナミックダンパ１をプロペラシャフト２の内周に装着してからこのプロペラシャフト２の洗浄を行い、立てて保管した場合でも、洗浄の際にプロペラシャフト２の内周空間に入り込んだ洗浄液は、前記水抜き穴（溝１２１ｂ）を通じて排出されるので、前記環状空間Ｓ１又はＳ２に洗浄液が残留するのを防止することができる。

なお、弾性体１２における外径筒部１２２，１２３の外周面と、これに嵌着されたプロペラシャフト２の内周面との間にも、前記外径筒部１２２，１２３の外周面に形成された切欠１２２ａ，１２３ａによって軸方向に貫通した水抜き穴が存在するので、洗浄の際にプロペラシャフト２の内周空間に入り込んだ洗浄液の一部は、この前記水抜き穴（切欠１２２ａ又は１２３ａ）からも排出される。

この装着状態において、プロペラシャフト２が回転すると、その回転に伴う振動は、軸直角方向に発生する。そして、ダイナミックダンパ１の固有振動数は、プロペラシャフト２の振動の振幅が最も増大する周波数帯域にチューニングされているので、このような周波数帯域ではダイナミックダンパ１が共振し、その振動波形の位相は、入力振動と逆位相となるため、その動的吸振作用によって、入力振動の振幅のピークを低減し、プロペラシャフト２の振動及び騒音を有効に低減することができる。

また、共振や遠心力によって軸直角方向に対する質量体１１の変位量が増大し、一定値に達すると、その時点でこの質量体１１の軸方向両端部１１ａ，１１ｂ側の外周面が弾性体１２における外径筒部１２２，１２３の内周面と接触してそれ以上の変位が阻止されるので、質量体１１がプロペラシャフト２の内周面に金属接触することや、それによる騒音の発生を防止することができる。

そしてこのダイナミックダンパ１によれば、弾性体１２が質量体１１に加硫接着（一体的に加硫成形）されたものではないため、加硫成形の際に不図示の金型内に質量体１１を拘束するスペースが不要となる分、弾性体１２ひいてはダイナミックダンパ１の小径化が可能となり、したがって小径のプロペラシャフト２にも対応可能である。

また、弾性体１２と質量体１１は非接着であるため成形コストを低減することができ、しかも、廃却後は質量体１１の分別回収が可能である。そして、弾性体１２は同じ仕様のものを用い、質量体１１は異なる長さのものを選択することで、当該ダイナミックダンパ１の固有振動数を任意に変更することができ、言い換えれば固有振動数を変更する場合でも弾性体１２を共用することができる。したがって、固有振動数を変更するたびに弾性体１２の仕様を変更する必要がなく、弾性体１２を成形する金型の製作コストを削減することができる。

次に図３は、本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第二の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図である。

この第二の形態は、先に説明した第一の形態の構成に加え、弾性体１２の内径筒部１２１に、円筒状の金属環１３を埋設状態で一体に加硫接着した点にある。

すなわち第二の形態によれば、第一の形態による効果に加え、金属環１３の埋設によって質量体１１の外周面に対する弾性体１２の内径筒部１２１の嵌着力を高めることができるので、質量体１１が弾性体１２にしっかり保持され、振動に伴う質量体１１の位置ずれや脱落を有効に防止できる。

次に図４は、本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第三の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図である。

この第三の形態は、先に説明した図３に示される第二の形態における弾性体１２の内径筒部１２１の内周面１２１ａに形成された溝１２１ｂの代わりに、図４に示されるように、前記内径筒部１２１の内周面１２１ａと嵌合される質量体１１の外周面１１ｃにおける円周方向複数個所に、両端が弾性体１２の軸方向両側空間に開放された溝１１ｄが形成された点にある。なお、図示の例では、溝１１ｄは、質量体１１の長手方向全長にわたって延びている。

すなわち第三の形態によれば、弾性体１２における内径筒部１２１の内周面１２１ａと、これに嵌着された質量体１１の外周面１１ｃとの間には、この質量体１１の外周面１１ｃに形成された溝１１ｄによって弾性体１２の軸方向両側空間を連通する水抜き穴が存在する。したがって第一又は第二の形態と同様、このプロペラシャフト２の洗浄の際にプロペラシャフト２の内周空間に入り込んだ洗浄液は、前記水抜き穴（溝１１ｄ）を通じて排出されるので、弾性体１２における円錐筒状をなす可撓部１２４又は１２５と質量体１１の外周面１１ｃとの間の環状空間Ｓ１又はＳ２に洗浄液が残留するのを防止することができる。

次に図５は、本発明に係る中空回転軸用ダイナミックダンパの第四の形態を、軸心で互いに鈍角をなして交差する平面でプロペラシャフトの一部と共に切断して示す装着状態の断面斜視図、図６は、図５における軸心方向から見た図、図７は、図６におけるＡ−Ｏ−Ａ’断面図、図８は、第四の形態における弾性体と質量体の分離状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。

この第四の形態は、先に説明した図３に示される第二の形態の構成に加え、質量体１１の外周面１１ｃにおける軸方向中央部に円周方向へ連続した嵌合溝１１ｅが形成され、弾性体１２における内径筒部１２１の内周面１２１ａの軸方向中央部に前記嵌合溝１１ｅと嵌合される嵌合突条１２１ｃが形成されたものである。

図７に示されるように、質量体１１の嵌合溝１１ｅは断面形状が略Ｖ字形をなすものであり、弾性体１２の内径筒部１２１の嵌合突条１２１ｃは、嵌合溝１１ｅと対応する断面山形をなすものであって、図８に示されるように、この嵌合突条１２１ｃは水抜き用の溝１２１ｂの間で円周方向へ延びており、言い換えれば水抜き用の溝１２１ｂは嵌合突条１２１ｃを円周方向へ分断するように形成されている。

嵌合突条１２１ｃは、弾性体１２の内径筒部１２１に埋設された金属環１３と質量体１１の外周面１１ｃとの間でほぼ完全につぶすことができる程度の断面積となっている。このため、図８に示される分離状態から質量体１１を弾性体１２の内径筒部１２１に圧入する過程で、嵌合突条１２１ｃがつぶされながら質量体１１の挿入を許容する。このとき、嵌合突条１２１ｃは断面形状が山形をなすため、質量体１１の挿入過程でその外周面１１ｃと摺接されることによって倒れるようなことがなく、安定した姿勢でつぶされる。そして、質量体１１の嵌合溝１１ｅが嵌合突条１２１ｃの内周側に達すると、つぶされていた嵌合突条１２１ｃがその弾性により隆起して嵌合溝１１ｅと嵌合するようになっている。

すなわち第四の形態によれば、質量体１１は、その外周面１１ｃの軸方向中央部に形成された嵌合溝１１ｅと、弾性体１２における内径筒部１２１の内周面１２１ａに形成された嵌合突条１２１ｃの嵌合によって、質量体１１が弾性体１２にしっかり保持されるので、振動に伴う質量体１１の位置ずれや脱落を一層確実に防止できる。

また、嵌合突条１２１ｃは水抜き用の溝１２１ｂを遮断するものではなく、しかも嵌合溝１１ｅは断面形状が略Ｖ字形をなすため、プロペラシャフト２の洗浄の際にプロペラシャフト２の内周空間に入り込んだ洗浄液が、水抜き用の溝１２１ｂを通じて排出される際に、その流れが嵌合溝１１ｅによって阻害されず、したがって、洗浄液が弾性体１２の可撓部１２４又は１２５と質量体１１の外周面１１ｃとの間の環状空間Ｓ１又はＳ２に残留するのを防止することができる。

１ ダイナミックダンパ
１１ 質量体
１１ｃ 外周面（嵌合面）
１１ｄ 溝
１１ｅ 嵌合溝
１２ 弾性体
１２１ 内径筒部
１２１ａ 内周面（嵌合面）
１２１ｂ 溝
１２１ｃ 嵌合突条
１２２，１２３ 外径筒部
１２４，１２５ 可撓部
１３ 金属環
２ プロペラシャフト（中空回転軸）
Ｓ１，Ｓ２ 環状空間（軸方向両側空間）

Claims (3)

1. 振動低減対象の中空回転軸の内周に遊挿される質量体と、内径部がこの質量体の外周に嵌着されると共に外径部が前記中空回転軸の内周面に圧接されるゴム状弾性材料からなる弾性体とを備え、前記質量体と弾性体の互いの嵌合面のうち一方に、両端が前記弾性体の軸方向両側空間に開放された溝が形成されたことを特徴とする中空回転軸用ダイナミックダンパ。
2. 質量体が軸状であり、弾性体が、前記質量体の軸方向中間部の外周面に嵌着される内径筒部と、前記質量体の軸方向両端部側の外周に位置して中空回転軸の内周面に圧接される一対の外径筒部と、前記内径筒部と各外径筒部との間を円錐筒状に延びる可撓部からなることを特徴とする請求項１に記載の中空回転軸用ダイナミックダンパ。
3. 質量体が、その外周面に形成された嵌合溝と、弾性体の内径部の内周面に形成された嵌合突条の互いの嵌合によって、前記弾性体に対して軸方向に係止されることを特徴とする請求項１に記載の中空回転軸用ダイナミックダンパ。

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